原子吸收光谱法的原理和环境检测中的应用
环科113 叶俊 2011013243
摘要：本文综述原子吸收光谱分析法的原理和在环境检测中的应用，主要包括大气、水体、土壤、底泥和固体物分析。
关键词：原子吸收光谱法、原理、环境检测
前言：原子吸收光谱分析法，简称原子吸收法。自1955年问世至今，已成为普及程度最高的仪器分析方法之一。而目前原子吸收光谱分析仪器几乎能分析所有的金属元素和类金属元素，具有有灵敏度高，重复性和选择性好，操作简便、快速，结果准确可靠等优点[1]。
1、原子吸收光谱法的原理
原子吸收光谱法是基于从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光(从空心阴极灯发射出来的锐线光源)，通过试样蒸气时被蒸气中待测元素基态原子所吸收，每种物质的原子都具有特定的原子结构和外层电子排列，因此不同的原子被激发后，其电子具有不同的跃迁，能辐射出不同波长光，即每种元素都有其特征的光谱线[2]。由辐射特征谱线光被减弱的程度来测定试样中待测元素含量的方法。锐线光源辐射的共振线强度被吸收的程度与待测元素吸收辐射的原子数总数成正比[3]。即：
A=KNL
式中：A为吸收率；K为常数；N为待测元素吸收辐射原子数总数；L为原子蒸气厚度(即吸收光程)[4]。
在实际分析中，要求测定的是试样中待测元素的浓度，而此浓度与待测元素吸收辐射的原子数总数成正比[5]。所以在一定的吸收光程下，待测元素的吸光度(A)与其浓度(C)，在一定浓度范围内遵守比尔定律[6]。即A=KC。因此测定吸光度就可求出待测元素的浓度[7]。
某种元素被激发后，核外电子从基态 激发到最接近基态的最低激发态E。为共振激发。当其又回到时，发出的辐射光线即为共振线[8]。基态原子吸收共振线辐射也可以从基态上升至最低激发态,由于各种元素的共振线不相同，并具有一
定的特征性．所以原子吸收仅能在同种元素的一定特征波长中观察，当光源发射的某一特征波长的光通过待测样品的原子蒸气时，原子的外层电子将选择性地吸收其同种元素所发射的特征谱线，使光源发出的入射光减弱．吸光度A与被测样品种的待测元素含量成正比，即基态原子的浓度越大，吸收的光量越多。通过测定吸收的光量，就可以求出样品中待测金属及类金属物质的含量[9]。对于大多数金属元素而言，共振线是该元素所有谱线中最灵敏的谱线，这就是原子吸收光谱分析法的原理，也是该法之所以有较好选择性、可以测定微量元素的根本原因
[10]。
因为原子吸收光谱法及其仪器的优点，它在地质、冶金及材料、在石油化工和轻工和环境检测领域都有十分广泛的应用[11]。虽然如此，原子吸收光谱法依然具有一定的局限性，如在采用将试样溶液喷雾到火焰的方法实现原子化时，会产生一些变化因素，因此精密度比分光光度法差[12]。还不能测定共振线处于真空紫外区域的元素，如磷、硫等[13]。 另外它的标准工作曲线的线性范围窄(一般在一个数量级范围)，这给实际分析工作带来不便[14]。
2、原子吸收光谱法在环境检测中的应用
近年来原子吸收光谱法在环境监测分析中应用取得了不少成果，无论是在水环境检测、大气环境质量检测还是土壤、底泥和固体物分析都有很广泛的应用。
2.1、水环境监测
适时地对地表水质量现状及发展趋势进行评价，对生产和生活设施所排废水进行监督性监测是常规环境监测的两项基本任务。除了工业废水一般推荐火焰原子化法外，饮用水可以直接测定的元素并不多，因为含量一般都很低，火焰法测定时一般采用萃取浓缩法以满足仪器可检测水平。氢化物发生一原子吸收化法可用来测定ug级的元素，而使用石墨炉法则更为快捷、简便[15]。近年来，随着经济社会的急速发展、人居环境的不断提升，常规的原子吸收方法已不能满足公务中复杂的检测需要，从而催生出一批先进的知识分子不断改进监测方法，以提高测定结果的精密性与准确性。冷家峰等对螯合树脂富集一火焰原子吸收光谱法测定天然水体中痕量铜和锌的在线富集条件、干扰因素等进行研究[16]。联用技术，特别是色谱一原子吸收光谱联用，综合了色谱的高分离效率与原子吸收光谱检测的专一性的优点，是解决这一问题的有效手段[17]。
2.2、大气环境质量监测
原子吸收用于大气环境质量监测较为频繁的为铅蓄电池厂、矿厂等地，但由于预处理易掺杂其他干扰因素，得到的结果往往偏低。邹晓春等以微孔滤膜采样、钯或镍作改进剂，用石墨炉原子吸收分光光度法测定居住区大气中硒，检出限为3450ng/L，线性范围为0`50000ng/L，加标回收率94.6`102.0％；其中砷对测定硒有一定干扰，其它金属元素对测定无干扰[18]。
3.3、土壤、底泥和固体物分析
由于固体样品尤其是土壤样中大量硅酸根离子对Zn有负干扰，测定K、Ca、Mg等元素时由于电离干扰较为严重[19]。卓琳等选用HNO+HCl4体系消解样品，测定
Zn元素时，选用极贫燃气，以温度高的火焰消除干扰，再向待测溶液中加入Nac1，消除电离干扰，以达到对污泥中Cu、Zn、Ca、Cr、Mg、K、Cd和Pb8种微量元素分析测定的结果。程滢等把河流底泥经过氢氟酸和高氯酸消化，用火焰原子吸收法测定其中的铜，获得较好的结果。景丽洁等旧采用微波消解法预处理待测土壤，火焰原子吸收分光光度法测定污染土壤消解液中的锌、铜、铅、镉、铬5种重金属，相对偏差分别为1.2％、1.9％、1.2％、5.2％和1.8％[20]。
3、总结
综上所述，原子吸收分光光度法在环境监测分析中应用取得了不少成果，但在应用范围上还有待扩大，如在污染物的化学形态研究上尚待深入等。随着环境监测事业的发展，原子吸收分光光度法因具有常规理化分析方法所不能比拟的优势，必将在环境监测分析中展现广阔的应用前景。
参考文献：
[1]王军.原子吸收光谱分析法与其测定仪器初探.农业科技与装备,[J],2011,2:44-45.
[2]丘星初,丘山,丘圣等.原子吸收法简介(1).Plating and Finishing，
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[3]丁 艳，杜庆才，孙兰萍等.浅析原子吸收光谱法在环境分析领域中的应用.
赤峰学院学报(自然科学版)[J],2013,29(3):7-10.
[4]陈小芳.原子吸收光谱法在环境常规监测中的应用.大科技[J],2012,8:298
[5]陈飞.分散液液微萃取浮动溶剂固化-原子吸收光谱法测定环境水体样品中的重金属.福建分析测试[J],2012,21(2):6-7.
[6]丘星初,丘山,丘圣等.原子吸收法简介(II).Plating and Finishing,2012,3(34):42.
[7]朱永宁,泉本胜利.光谱分析法在食品评价中的应用.大连大学学报
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[8]杨小宁，郭靓，但德忠.环境监测中仪器分析方法不确定度的评估[J].四川环境[J],2007,5(26):25-26.
[9]刘静西.浅谈原子吸收光谱分析技术在环境监测方面的应用.大科技
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[10]程重阳,臧曙光.原子吸收分光光度法在环境监测中的应用.中国化工贸易
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[11]王玉敏,吴健.原子吸收光谱法测定水中铁的测量不确定度评定.城镇供水
[J],2005,5:26-27. [12]周永刚.关于原子吸收光谱分析法的技术探讨.建筑知识：学术刊
[J],2012,3:323-327.
[13]王秋泉,张新荣,庄乾坤等.光谱分析化学研究进展及若干前沿问题——国家自然科学基金委化学部光谱分析化学发展战略研讨会纪要.分析化学
[J],2005,3(33):32-33.
[14]范世福.光谱技术和仪器的新发展.光谱仪器与分析[J],2000,2:12-13.
[15]刘睿,席毛洋,徐开来等.氢化物发生钨丝捕集原子光谱分析法测定环境样品中痕量元素.分析化学[J],2009,10(37):47.
[16]张全芳.原子光谱分析的新透视.国外稀有金属[J],1989,2:55-56.
[17]李雯.杜秀月.原子吸收光谱法及其应用.盐湖研究.[J],2003,4(11):68-69
[18]李仕辉, 赵 艳.原子吸收光谱分析技术与应用.忻州师范学院学报
[J],2008,2(24):26-28.
[19]ZHU YAYI, SHEN YANG,WU JICONG.REPLACING MASS SPECTROMETER WITH OPTICAL SPECTROMETER FOR MEASURING tSN ABUNDANCE IN DETECTING THE HF.LICOBACTER PYLORI INFECTION.Journal of Radioanalytical and Nuclear
Chemistry[J],1996,2(205):186-189.
[20]Hideo Tamura .Munechika Honda .Takeshi Sato.Pb hyperaccumulation and tolerance in common buckwheat(Fagopyrum esculentum Moench).SHORT COMMUNICATION[J],2005,118:335-339.
原子吸收光谱法的原理和环境检测中的应用
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摘要：本文综述原子吸收光谱分析法的原理和在环境检测中的应用，主要包括大气、水体、土壤、底泥和固体物分析。
关键词：原子吸收光谱法、原理、环境检测
前言：原子吸收光谱分析法，简称原子吸收法。自1955年问世至今，已成为普及程度最高的仪器分析方法之一。而目前原子吸收光谱分析仪器几乎能分析所有的金属元素和类金属元素，具有有灵敏度高，重复性和选择性好，操作简便、快速，结果准确可靠等优点[1]。
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原子吸收光谱法是基于从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光(从空心阴极灯发射出来的锐线光源)，通过试样蒸气时被蒸气中待测元素基态原子所吸收，每种物质的原子都具有特定的原子结构和外层电子排列，因此不同的原子被激发后，其电子具有不同的跃迁，能辐射出不同波长光，即每种元素都有其特征的光谱线[2]。由辐射特征谱线光被减弱的程度来测定试样中待测元素含量的方法。锐线光源辐射的共振线强度被吸收的程度与待测元素吸收辐射的原子数总数成正比[3]。即：
A=KNL
式中：A为吸收率；K为常数；N为待测元素吸收辐射原子数总数；L为原子蒸气厚度(即吸收光程)[4]。
在实际分析中，要求测定的是试样中待测元素的浓度，而此浓度与待测元素吸收辐射的原子数总数成正比[5]。所以在一定的吸收光程下，待测元素的吸光度(A)与其浓度(C)，在一定浓度范围内遵守比尔定律[6]。即A=KC。因此测定吸光度就可求出待测元素的浓度[7]。
某种元素被激发后，核外电子从基态 激发到最接近基态的最低激发态E。为共振激发。当其又回到时，发出的辐射光线即为共振线[8]。基态原子吸收共振线辐射也可以从基态上升至最低激发态,由于各种元素的共振线不相同，并具有一
定的特征性．所以原子吸收仅能在同种元素的一定特征波长中观察，当光源发射的某一特征波长的光通过待测样品的原子蒸气时，原子的外层电子将选择性地吸收其同种元素所发射的特征谱线，使光源发出的入射光减弱．吸光度A与被测样品种的待测元素含量成正比，即基态原子的浓度越大，吸收的光量越多。通过测定吸收的光量，就可以求出样品中待测金属及类金属物质的含量[9]。对于大多数金属元素而言，共振线是该元素所有谱线中最灵敏的谱线，这就是原子吸收光谱分析法的原理，也是该法之所以有较好选择性、可以测定微量元素的根本原因
[10]。
因为原子吸收光谱法及其仪器的优点，它在地质、冶金及材料、在石油化工和轻工和环境检测领域都有十分广泛的应用[11]。虽然如此，原子吸收光谱法依然具有一定的局限性，如在采用将试样溶液喷雾到火焰的方法实现原子化时，会产生一些变化因素，因此精密度比分光光度法差[12]。还不能测定共振线处于真空紫外区域的元素，如磷、硫等[13]。 另外它的标准工作曲线的线性范围窄(一般在一个数量级范围)，这给实际分析工作带来不便[14]。
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2.2、大气环境质量监测
原子吸收用于大气环境质量监测较为频繁的为铅蓄电池厂、矿厂等地，但由于预处理易掺杂其他干扰因素，得到的结果往往偏低。邹晓春等以微孔滤膜采样、钯或镍作改进剂，用石墨炉原子吸收分光光度法测定居住区大气中硒，检出限为3450ng/L，线性范围为0`50000ng/L，加标回收率94.6`102.0％；其中砷对测定硒有一定干扰，其它金属元素对测定无干扰[18]。
3.3、土壤、底泥和固体物分析
由于固体样品尤其是土壤样中大量硅酸根离子对Zn有负干扰，测定K、Ca、Mg等元素时由于电离干扰较为严重[19]。卓琳等选用HNO+HCl4体系消解样品，测定
Zn元素时，选用极贫燃气，以温度高的火焰消除干扰，再向待测溶液中加入Nac1，消除电离干扰，以达到对污泥中Cu、Zn、Ca、Cr、Mg、K、Cd和Pb8种微量元素分析测定的结果。程滢等把河流底泥经过氢氟酸和高氯酸消化，用火焰原子吸收法测定其中的铜，获得较好的结果。景丽洁等旧采用微波消解法预处理待测土壤，火焰原子吸收分光光度法测定污染土壤消解液中的锌、铜、铅、镉、铬5种重金属，相对偏差分别为1.2％、1.9％、1.2％、5.2％和1.8％[20]。
3、总结
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[19]ZHU YAYI, SHEN YANG,WU JICONG.REPLACING MASS SPECTROMETER WITH OPTICAL SPECTROMETER FOR MEASURING tSN ABUNDANCE IN DETECTING THE HF.LICOBACTER PYLORI INFECTION.Journal of Radioanalytical and Nuclear
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